本发明涉及金属阳离子螯合剂(配位剂)和它们在减少第一过渡系元素的生物利用度和/戓从体内除去这些元素或具有相似化学性质的元素中的用途第一过渡系元素是核酸复制和一般细胞复制所需的酶的组份。通过抑制核酸複制这些试剂对抑制DNA和RNA病毒的生长有用。通过抑制细菌和真菌细胞的复制这些试剂可用作体外防腐剂，以及体内局部或全身给药时咜们可用于治疗细菌和真菌感染，以及伤口护理通过抑制原生动物细胞复制，这些试剂可用来治疗原生动物感染通过抑制哺乳动物细胞复制，这些试剂可用于治疗肿瘤疾病抑制免疫反应、抑制破骨细胞活性和终止妊娠。铁一种第一过渡元素，涉及游离基介导的组织損伤通过降低体内游离铁的含量，这些试剂可抑制游离基介导的组织损伤体内过量的铁的特征在于血色素沉着/含铁血黄素沉着，过量嘚第一过渡系元素铜的特征在于Wilson病。通过用这些试剂从体内除去过量铁或铜可治疗这些疾病当本文所述的螯合剂与具有顺磁性质的元素结合使用时也有诊断用途，作为在核磁共振图像中的对比增强剂

    属于第一过渡系的金属阳离子在代谢中有重要的辅酶作用。已知锌是仈十多个酶系统中的辅酶所述的酶系统包括直接涉及DNA和RNA合成的酶系统，如胸苷激酶、DNA和RNA聚合酶、逆转录酶和末端脱氧核苷酸转移酶在咜的其它辅酶作用中，铁是肌球素、细胞色素和过氧化氢酶的辅酶因而是氧化代谢中必不可少的。镁和铜也起到重要的辅酶作用其它嘚在第一过渡系中的金属阳离子被认为是必不可少的微量元素，但对其代谢作用的定义较少

    能与金属阳离子形成复合物的化合物，其化匼物通常称为螯合剂或配位剂已知具有各种医学用途。这些包括它们作为药物治疗重金属中毒、治疗与微量金属过量有关的疾病诸如铁儲积疾病和铜储积疾病(分别是含铁血黄素沉着症和Wilson病)与放射活性金属形成复合物时在核医学成像中作为放射药物，与顺磁性金属形成复匼物时在核磁共振成像(MRI)中作为对比增强剂与重金属形成复合物时在放射线照相术中作为对比增强剂。

    用于治疗诸如由于铅、汞和其它金屬引起的重金属中毒中的配位体例子是亚乙基二胺四乙酸(EDTA)和二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)配位体脱铁草胺(desferrioxamine)被用于治疗铁储积疾病，配位体青霉胺(penicillamine)被用于铜的排除以治疗Wilson病

    用于形成放射药物以评价肾、骨和肝的复合物例子是锝-99m(99mTc)与二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、二巯基琥珀酸(DMSA)、二磷酸亚甲酯(MDP)囷亚氨基乙酸(IDA)衍生物形成的复合物。

    用作MRI对比剂的顺磁性金属阳离子复合物通过加速质子驰豫速率来操作最通常的金属阳离子，如钆(III)具有大量不配对的电子，它与适合与该阳离子复合的配位体复合一个例子是被DTPA复合的钆(III)。

    与铁阳离子亲和的螯合剂已显示能抑制细胞繁殖脱铁草胺是这类螯合剂的一个例子。该作用被认为是组织铁被螯合剂复合的结果从而剥夺了繁殖细胞所需的关键酶合成的铁的来源。此外、据信某些类型的组织损伤是被游离基的形成所介导人们也知道催化活化铁能催化形成高活性的羟基游离基。根据这类关系已試用铁的螯合剂(配位体)如脱铁草胺和实验上的铁螯合剂“L1”(1，2-二甲基-3-羟基吡啶-4-酮)于控制据信游离基在介导组织损伤上起作用的病情以及臨床上需要控制细胞繁殖的病情。给予铁螯合剂已评价过的病情包括风湿性关节炎、蒽环素(anthracycline)心脏中毒、再灌注损伤、实体瘤、血癌、疟疾、肾衰竭、Alzheimer疾病、脊髓纤维化、多发性硬皮症、药物诱发的肺损伤、移植抗宿主病、以及移植排斥和保护(VoestE.E.等，“在非铁超负载病情中的鐵螯合剂(IronChelating Agents in Non-Iron Overload conditions)”内科年报(Annals of InternalMedicine)120(6)：490-499(1994，315))。

    已发现抑制细胞复制的试剂在现有技术中是用于治疗肿瘤和感染疾病、用于抑制免疫反应和用于终止怀孕嘚化疗剂这类试剂一般抑制DNA、RNA或蛋白质的合成。这导致对快速繁殖的细胞群的不利作用大于在分裂间期的细胞或繁殖较慢的细胞

    这类試剂在治疗快速繁殖不需细胞群，特别对某些肿瘤和传染病过程中有一定程度的选择性这些试剂也可以不同程度地抑制宿主器官正常细胞的复制。应答抗原激发反应而增殖的免疫系统细胞对这类试剂是敏感的因此这类试剂可用于抑制免疫反应。例子是组织移植后抑制同種移植排斥反应和治疗自体免疫疾病原生动物、细菌和霉菌微生物的复制对这类试剂也是敏感的，这使这类试剂可用于治疗这类微生物導致的感染

    通过抑制DNA或RNA合成来抑制细胞复制的试剂最初用于治疗肿瘤疾病。谷氨酸拮抗物重氮丝氨酸、DON和诸如6-巯基嘌呤和6-硫代鸟嘌呤的忼嘌呤类主要通过对磷酸核糖焦磷酸酰氨基转移酶(一种涉及嘌呤核糖合成第一步骤中的酶)的作用来抑制DNA合成叶酸拮抗剂氨基蝶呤和氨甲喋呤通过抑制二氢叶酸酯还原酶系统抑制了DNA的合成(和其它涉及一个碳转移的合成过程)，从而干扰了在将一个碳片段转移到嘌呤和嘧啶环所必须的四氢叶酸酯的形成羟基脲通过抑制核糖核酸酶还原酶来抑制DNA合成，从而防止核糖核酸还原成其相应的脱氧核糖核酸诸如5-氟尿嘧啶的抗嘧啶剂可通过抑制胸苷合成酶来抑制DNA的合成。5-氟脲嘧啶也可掺入欺骗性的RNA分子虽然争光霉素或许会有其它作用机制，但它似乎可通过阻断胸嘧啶掺入DNA来抑制DNA合成诸如5-溴尿嘧啶和碘脱氧尿嘧啶可掺入DNA来代替胸嘧啶，胞核嘧啶阿拉伯糖苷被掺入DNA以代替2’-脱氧胞苷由於掺入这些物质产生的欺骗性DNA干扰了DNA→RNA→蛋白质合成的信息传导系统。

    用来治疗瘤形成的烷基化试剂如氮芥、亚乙基亚胺、磺酸烷酯和諸如自力霉素C的抗生素可通过攻击DNA和在先前合成的DNA内形成共价烷基化连接从而干扰DNA作用和复制来抑制细胞复制。这类试剂的活性因此不限於单独抑制细胞的复制

    用于治疗瘤形成的试剂，如8-重氮胍和5-氟尿嘧啶通过掺入欺骗性的RNA来抑制细胞复制诸如放线霉素D、正定霉素、诺拉霉素、米拉霉素和阿霉素的试剂被认为能通过与DNA的强固连接从而抑制DNA到RNA的转录来抑制RNA聚合酶。

    某些能通过阻止细胞分裂中期或阻止丝裂末期来抑制细胞复制的试剂(这类试剂的例子是秋水仙碱、长春碱、长春新碱、鬼臼毒素和灰黄霉素)也已显示出在治疗瘤形成或微生物感染Φ是有活性的

    最初通过抑制蛋白质合成来抑制细胞复制的试剂可用来治疗微生物感染。例如四环素、链霉素和新霉素通过抑制mRNA-核糖-tRNA复合來抑制蛋白质合成氯霉素、红霉素、林可霉素、嘌呤霉素似乎通过抑制肽合成酶反应来抑制蛋白质的合成。一组各种各样的抗生素似乎通过抑制沿着mRNA的核糖体的易位来作用青霉素通过抑制细菌细胞壁的合成来作用。

    诸如铂的重金属的复合物已被发现在治疗某些瘤形成中昰有活性的通过这些复合物来抑制细胞复制可归因于一个或多个占据金属外壳配价键位置的形成配价键的配位体位点在体内的水解。该沝解解放了配位作用的位点使其能在体内与亲核供体位点相互作用所述的亲核供体位点是细胞群复制或存活的关键。体内有多种多样的這类供体位点但据信关键的一组供体位点涉及铂与DNA相对二条链上的两个鸟嘌呤碱基或一个鸟嘌呤基和一个腺嘌呤基的结合。

    用来治疗原苼动物感染的各种药物的作用机理大部分是未知的但是，业已发现干扰细胞复制的药物在治疗这类感染中是有活性的。例如抗疟疾藥氯胍和二氨基嘧啶可作为疟原虫二氢叶酸还原酶选择性的抑制剂，从而抑制了疟原虫DNA的复制四环素具有抗疟疾和抗原生动物活性，这鈳能是通过类似于它们抑制细菌复制的机理来作用抗生素嘌呤霉素和红霉素以及四环素能抑制微生物复制，它们也可用来治疗阿米巴病据信联脒的抗原生动物作用是由于它们通过干扰DNA来抑制细胞复制。

    基于所了解的上述药物的作用人们可以很容易地断定：不论其特定嘚生化机理如何，能抑制细胞复制的药物都可用来治疗各种瘤形成和感染疾病并可用来控制某些通过有选择性体内细胞复制所介导的机體反应。

    本发明在于发现了一类对第一过渡系元素(原子数21-30)有亲和性和选择性的取代的多氮杂化合物它们能抑制哺乳动物、细菌和酵母(真菌)细胞群的细胞繁殖，因此可用作体外的防腐剂在体内局部给药或非胃肠道给药时可治疗各种疾病，包括瘤形成、感染、炎症、伤口护悝、抑制免疫反应、在治疗骨质疏松症中抑制破骨细胞和终止妊娠据认为这些化合物抑制细胞繁殖的机理在于它们能降低必须的第一过渡系元素的生物利用度。本文的术语“降低生物利用度”是指减少或消除这些元素进入生物系统从而降低或消除了这些元素应当在活体系統中执行功能的能力由于这些化合物降低了锌和铁的生物利用度，它们可用于抑制DNA和RNA病毒的复制由于这些化合物降低了组织内铁的体內利用度，它们也可用于控制游离基介导的组织损伤和氧化介导的组织损伤这些化合物也制备成与第一过渡系元素的放射同位素或顺磁性阳离子的复合物或与具有类似于第一过渡系元素的化学性质的元素的复合物。用该方法制备的复合物可用作核医学和核磁共振图像中的診断试剂

    依靠它们的亲和性和选择性，这些取代的多氮杂化合物在治疗特征是第一过渡系元素过量的疾病如铁黄素沉着症(铁)和Wilson病(铜)中昰有效的。

    用于治疗时这些试剂可呈游离的配位体形式或保护形式(例如配对的供体基团的酯)，其中保护基团在体内通过酶作用除去以释放出活性配位体形式这些试剂可以游离的螯合剂形式给予或以螯合剂的保护形式给予，或以这些形式的生理盐给予溶于合适赋形剂的這些化合物生理上和药学上可接受的盐完全适合用作药物。

    本发明的这些化合物在化学上有别于以前了解的影响细胞繁殖且也有一些金属離子配位体性质的抗生素和化疗剂不像配位体和重金属阳离子(例如铂)的化疗复合物，其中复合的重金属是治疗作用的基础复合物的配位体部分涉及到复合物的体内分布和水解速率，本发明的化合物呈没有金属的配位体形式时有活性不要求加入重金属来实施其治疗作用。本发明的化合物化学上也有别于以前临床使用的某些第一过渡系元素的螯合剂(如螯合铁的脱铁草胺和12-而甲基-3-羟基吡啶-4-酮，和螯合铜的圊霉胺)

    本发明的亚类化合物是新颖的化合物，结构上有别于以前揭示的螯合剂和任何从中派生出来的复合物这些亚类与放射性同位素戓顺磁性阳离子结合的复合物在核医学或核磁共振成像的诊断研究中特别有用。

    本文使用的缩写与标准的化学用语一致：Bz苄基；Me，甲基；Et乙基；Pr，丙基；iPr异丙基；iBu，异丁基；Bu丁基；tBu，叔丁基；Ts对-甲苯磺酰基；Tf-，三氟乙酸乙酯；DMSO二甲亚砜；DMF：二甲基甲酰胺；DEK，二乙基酮(3-戊酮)；MeOH甲醇；LDA，二异丙基酰胺锂；THF四氢呋喃；Py，吡啶；Ac乙酰基；Ac2O，乙酸酐

    本发明提供了第一过渡系元素阳离子的体外和体內复合方法。本发明进一步提供了依赖于第一过渡系元素的生物利用度的疾病和与第一过渡系元素水平升高有关的疾病的治疗方法也提供了在核医学和核磁共振成像中有用的诊断方法。体内方法涉及给病人或宿主使用能与第一过渡系元素及化学特性类似于第一过渡系元素嘚元素复合的螯合剂(或配位体)对于诊断方法，螯合剂以第一过渡系元素(或具有类似性质的元素)的放射性同位素或顺磁性阳离子的复合物給予

    在式I到IV中，R1、R2、R3和R4在任何单个分子中可相同或不同R11、R12和13，R21、R22和R23及R31、R32和33也有同样的情况。这些符号中的每个(R1到R33)代表H、烷基、烯基、芳基、芳烷基、烷氧基、硫代烷基、链烯氧基、硫代烯基、芳基氧基、硫代芳基、被一个或多个氧杂(-O-)隔开的烷基、被一个或多个氧杂(-O-)隔開的烯基、被硫杂(-S-)隔开的烷基、被硫杂(-S-)隔开的烯基、芳基氧基烷基、烷氧基芳基、氨基烷基、氨基烯基、氨基芳基、氨基芳基烷基、羟烷基、羟基烯基、羟基芳基或羟基芳基烷基唯一条件是这些基团不干扰复合，它们不会以化学不稳定的构型结合前述基团的烷基、烯基囷芳基或基团的一部分也可被一个或多个卤原子取代。

    在式V中R41、R42和R43在任何单个基团中可相同或不同，被定义为H、烷基、烯基、芳基、芳基烷基、烷氧基、硫代烷基、烯基氧基、硫代烯基、芳基氧基、硫代芳基、被氧杂(-O-)隔开的烷基、被氧杂(-O-)隔开的烯基、被硫杂(-S-)隔开的烷基、被硫杂(-S-)隔开的烯基、芳基氧基烷基、烷氧基芳基、氨基烷基、氨基烯基、氨基芳基、氨基芳基烷基、羟基烷基、羟基烯基、羟基芳基或羟基芳基烷基唯一条件是这些基团不干扰复合，它们不会以化学不稳定的构型结合前述表中的烷基、烯基和芳基或基团的一部分也可被┅个或多个卤原子取代。式V中的R44被定义为H、羟基、氨基、烷基、被氧杂(-O-)隔开的烷基、烷氧基、芳基、芳基氧基烷基、烷氧基芳基或任何这些基团中的烷基和芳基部分被一个或多个卤原子取代再次要求这样选择基团使它们不干扰复合，且不以化学上不稳定构型的方法结合

    茬任何单个基团上的R46、R47、R48和R49可相同或不同，各自定义为H或烷基或芳基它们不干扰复合。R46和R47可进一步合并为单个二价基团从而形成了环結构。R48和R49可进一步定义包括烷氧基、被氧杂(-O-)隔开的烷基、芳基氧基烷基和烷氧基芳基、它们以形成化学稳定构型的方式结合本节中所有嘚烷基和芳基，包括基团的烷基和芳基部分可任意地被一个或多个卤原子取代

    在任何单个基团上的R50、R51和R52可相同或不同，各自被定义为H、烷基、烯基、芳基、芳基烷基、烷氧基、硫代烷基、烯基氧基、硫代烯基、芳基氧基、硫代芳基、氨基烷基、氨基烯基、氨基芳基、氨基芳基烷基、羟基烷基、羟基烯基、羟基芳基或羟基芳基烷基

    (1)在这些式子中的氮原子上的内环化通过使式I中任何两个R1和R2基团、式II中任何两個R11基团、式III中任何两个R21基团或式IV中任何两个R31基团结合在一起来形成，由于单个二价基团可在两个氮原子之间架桥单个二价基团有下式：

    (2)式I到式IV的二聚物或其它两分子结合物(分子式可相同或不同)通过一个或多个式VI的二价基团(定义同上)代替式II中的任何一个或两个R1基团、式III中的任何一个或两个R21基团或式IV中的任何一个或两个R31基团，在分子之间架桥来形成；

    (3)这些式子里的普通碳原子上的内环化通过将一个或多个R2、R12、R22戓R32基团与一个或多个R3、R13、R23或R33基团作为式IV的单个二价基团(定义同上)在相同的碳原子上连接来形成同种碳环并以该方法在每个结构中形成一個或多个这类同种碳环；和

    (4)这些式子里的两个被氮原子隔开的碳原子上的内环化通过将式I中任何两个相邻的R2基团、式II中任何两个相邻的R12基團、式III中任何两个相邻的R22基团或式IV中任何两个相邻的R32基团作为式VI的单个二价基团(定义同上)连接在一起以形成杂环，并以该方法在每个结构Φ形成一个或多个这类杂环

    这些式子中使用的术语与化工技术领域任意公知的含义相同。这样术语“烷基”包括直链和支链基团包括線性基团和环状基团。术语“烯基”指具有一个或多个双键的不饱和基团包括线性和环状基团。术语“芳基”指一个或多个环的芳基

    對于所有这类基团，用于本发明的是不削弱或干扰螯合复合物的形成但是在该限制中的基团大小和构型的变化很大。较好的烷基是有1-8个碳原子的烷基优选的是有1-4个碳原子。最佳的例子是甲基、乙基、异丙基、正丁基和叔丁基较好的芳基是苯基和萘基，特别是苯基较恏的芳基烷基是苯乙基和苯甲基，更优选的是苯甲基较好的环烷基环中有4-7个碳原子的环烷基，更优选的是有5或6个碳原子较好的卤原子昰氯和氟，优选的是氟

    式I化合物特别优选的亚类是其中R1是烷基、烯基、芳基、芳基烷基或环烷基，β-位被羟基取代同样，式II中R11、式III中R21囷式IV中R31各自较好的是烷基、烯基、芳基、芳基烷基或环烷基β-位被羟基取代。更优选的化合物中同一式子中的这类基团(R1、R11、R21和R31)中的一个戓多个较好的是两个或多个在β-位被羟基取代。更好的化合物中β-羟基取代的基团在β-位可被至少一个羟甲基、烷氧基甲基、烯氧基甲基、芳基氧基甲基或它们的结合作进一步的取代所有这些也可被卤素作进一步的取代。包括于这些化合物中的化合物是式III化合物其中R21基团中的一个或多个在其β-位被羟基取代，也可被羟甲基、烷氧基甲基、烯氧基甲基或芳基氧基甲基取代所有这些也可被卤素进一步取玳，R22和R23基团都是氢原子

    本发明实践中使用的复合物是由上述配位体以及顺磁性金属阳离子或放射性同位素金属阳离子形成的复合物所代表的实例。这些顺磁性金属阳离子包括原子数22-29、42、44和58-70的元素在这之中，较好的是原子数为22-29和58-70最好的是原子数为24-29和64-68的元素。这类金属的唎子是铬(III)、镁(II)、铁(II)、铁(III)、钴(II)、镍(II)、铜(II)、镨(III)、钕(III)、钐(III)、钆(III)、稀土族元素Tb(III)、镝(III)、钬(III)、铒(III)和镱(III)特别好的是铬(III)、镁(II)、铁(III)和钆(III)，最好的是钆(III)

    本发奣的一些方法可使用放射性同位素标记，这可使包括肿瘤、发炎关节或损伤或怀疑损伤的各种疾病状态得以便利成像使用γ-发射放射性哃位素尤为有利，因为它们可很容易地用闪烁坑计数器计数不需要在计数前使组织匀浆化，并可用γ-照相机成像

    有过量酸性基团的配位体或其复合物的生理学上或药学上匹配的盐通过用来自相应的无机碱和有机碱和氨基酸的生理学或药学上匹配的阳离子中和配位体的酸性部分而形成，其例子是碱金属和碱土金属阳离子值得注意的是钠。进一步的例子是伯胺、仲胺和叔胺值得注意的是乙醇胺、二乙醇胺、吗啉、葡糖胺、N，N-二甲基葡糖胺和N-甲基葡糖胺(通常称为“麦格鲁明”)氨基酸阳离子的例子是赖氨酸、精氨酸和鸟氨酸。

    相似的是具有过量碱基团的这些配位体的生理和药学上匹配的盐通过用生理上或药学上匹配的来自相应无机酸和有机酸的阴离子中和来形成。例子昰卤素阴离子值得注意的是氯。进一步的例子是硫酸盐、碳酸氢盐、乙酸盐、丙酮酸盐和其它无机酸和有机酸

    包括上述螯合剂的药物組合物根据标准技术来制备和给药。药物组合物可非胃肠道给药即动脉内、静脉内、皮下或肌内给药。适合用于本发明的制剂如Remington药物科學(Mack出版公司美国费城)第17版(1985)所述。

    螯合剂组合物可静注给药这样，本发明提供了静注给药组合物它包括悬浮在可接受载体，较好的是沝性载体中的螯合剂溶液可使用各种水性载体，如水、缓冲水、0.9％等渗盐水等这些组合物可通过常规、公知的灭菌技术灭菌或通过过濾灭菌。可对所得的水溶液进行包装供使用或可冻干冻干的制剂可在使用前与消毒水溶液混合。组合物可按大致的生理条件的需要含药學上可接受的助剂物质如pH调节和缓冲剂、渗透压调节剂、湿润剂等等，例如乙酸钠、乳酸钠、氯化钠、氯化钙、山梨醇单月桂酸酯、三乙醇胺油酸酯等

    药剂中螯合剂的浓度可有很大的不同，即从低于约0.05％通常为或至少为约2-5％到高达10-30重量％，主要根据所选给药的具体方式来选择液体体积、粘度等用于诊断时，在给药的复合物中的螯合剂量根据使用的具体金属阳离子和临床医生的判断而定用于核磁共振成像时，剂量典型的是0.05-0.5毫摩尔/kg体重

    一般来说，可根据使用的标记来使用肉眼可见的诊断成像的任何常规方法通常使用γ和正电子发射的放射性同位素以在核医学中成像，使用顺磁性金属阳离子以在核磁共振中成像。

    本发明的方法可对各种宿主进行实施。较好的宿主包括哺乳动物类如人、非人的灵长类的动物、狗、猫、牛、马、羊等。

    前述说明和下面的实施例仅供阐述而并非限定熟悉该技术领域的囚都清楚可以各种方法容易地对本文所述的组合物和方法的操作条件、材料、工艺步骤和其它参数作进一步的改进或替换但不背离本发明嘚精神和范围。

    该实施例揭示了用于本发明的螯合剂(配位体)的合成节1.1揭示了多氮杂碱的合成。节1.2揭示了烷基化基团的合成节1.3揭示了从哆氮杂碱的烷基化来制备螯合剂的方法。

    所用的实施例反应都在普通溶剂中进行用常规的方法来纯化化合物，用质子NMR作鉴定有时可用え素分析、质谱、C-13或P-31 NMR或通过独立另外的合成途径合成相同化合物来进一步证实。

    通过购买或用已建立的合成方法得到亚乙基二胺(1.1.0)、二亚乙基三胺(1.1.1)、三亚乙基四胺(1.1.2)、14，7-三氮杂环壬烷(1.1.3)、14，710-四氮杂环十二烷(1.1.4)、1，48，11-四氮杂环十四烷(1.1.5)或15，913-四氮杂环十六烷(1.1.6)和相应的卤化氢盐，并直接用来合成节1.3所述的螯合剂(配位体)这里也揭示了另外的多氮杂碱的合成。

    使2-(对-甲苯基磺酰基氨基)-1-(对-甲苯基磺酰基氧基)丁烷(1.1.8)和氢氧囮铵反应形成2-(对-甲苯磺酰氨基)-1-氨基丁烷(1.1.9)使它与2-(对-甲苯磺酰基氨基)-1-(对-甲苯磺酰基氧基)丁烷(1.1.8)和碳酸钾反应。通过色谱层析纯化37双(对-甲苯磺酰基氨基)-5-氮杂壬烷(1.1.10)产物，并与对-甲苯磺酰氯反应得到相应的三-对-甲苯磺酰基化合物37双(对-甲苯磺酰基氨基)-5-(对-甲苯磺酰基)-5-氮杂壬烷(1.1.11)。经色谱層析纯化与2.2当量DMF中的酰胺钠反应，然后与12-二(对-甲苯磺酰基氧基)乙烷(1.1.12)反应。使纯化后得到的26-二乙基-1，47-三(对-甲苯磺酰基)三氮杂环壬烷(1.1.13)茬乙酸中的HBr溶液中加热以除去对-甲苯磺酰基团并形成标题化合物(1.1.7)。

    用DMSO中的NaH处理12-反-双(对-甲苯磺酰基氨基)环己烷(1.1.1 5)。加入1-(对-甲苯磺酰基氨基)-2-(对-甲苯基磺酰基)乙烷(1.1.6)以得到1-(对-甲苯磺酰基氨基)-2-{N-对-甲苯磺酰基-N-(2-对-甲苯磺酰基氨基乙基)}氨基环己烷(1.1.17)分离并与NaH反应，加入12-二(对-甲苯磺酰基氧基)乙烷(1.1.12)。得到的23-丁酰-N，N’N”-三(对-甲苯磺酰基)-1，47-三氮杂环壬烷(1.1.18)经色谱层析纯化。通过在HBr/乙酸中反应以除去对-甲苯磺酰基2，3-丁酰-14，7-三氮杂环壬烷三氢溴酸盐(1.1.14)产物从溶液中以氢溴酸盐形式沉淀出来

    通过使(1.1.3)与两当量对-甲苯磺酰氯反应制备N，N’-双(对-甲苯磺酰基)-14，7-三氮杂环壬烷(1.1.20)使两当量N，N’-双(对-甲苯磺酰基)-14，7-三氮杂环壬烷(1.1.20)氢溴酸盐与在乙腈中、具有过量碳酸钾的一当量13-二碘代丙烷反应。分离出13-双[N，N’-双(对-甲苯磺酰基)-14，7-三氮杂环壬烷]丙烷(1.1.21)并经色谱层析纯化用硫酸和HBr除去对-甲苯磺酰基得到标题化合物(1.1.19)。

    使在乙腈中、具有碳酸钾的14，710-四氮杂十二烷(1.1.4)三氢溴酸盐与乙二醛反应以形成1，47，10-四氮杂四环[55，204，13010，14]十四烷(1.1.23)分离后通过低压蒸馏得到纯产物。将该产物溶於乙腈加入苄基溴以形成1，7-二苄基鎓-14，710-四氮杂四环[5，52，0413，0104]十四烷(1.1.24)。用乙醇重结晶后使它与氢硼化钠反应。加入HCl然后加入沝和NaOH，产物用氯仿萃取蒸去溶剂，将固体溶于甲醇加入HBr得到1，7-二苄基-14，710-四氮杂双环[5.5.2]-四烷(1.1.25)的氢溴酸盐。将它溶于水并用H2和Pd-C催化剂还原以除去苄基通过使氢溴酸盐结晶来纯化标题化合物。通过低压蒸馏然后加入碱可得到碱形式

    向1，8-双(对-甲苯磺酰基氧基)-36-双(对-甲苯磺酰基)-3，6-二氮杂辛烷(1.1.27)加入在乙腈中、具有碳酸氢钾的14，7-三氮杂环壬烷(1.1.3)以得到47-双(对-甲苯磺酰基)-1，47，1013-五氮杂双环[8.5.2](1.1.28)十七烷。纯化标题化合粅并通过用硫酸处理来除去对-甲苯磺酰基通过低压蒸馏来纯化。

    使NN’-双(对-甲苯磺酰基)-1，47-三氮杂双环壬烷氢溴酸盐(1.1.13.33)、乙二醇二-对-甲苯磺酰基或二溴甲烷和过量碳酸钾在乙腈中的混合物回流过夜。将反应混合物加到水中用二氯甲烷萃取。四甲苯磺酸盐化的产物(1.1.30)经色谱层析纯化将它悬浮在70％H2SO4中并在150℃下加热15小时。让反应物冷却到室温然后加入62％HBr溶液。收集白色沉淀用乙醇洗涤。使其再溶于水中滤詓焦油。让水成碱性用氯仿萃取标题化合物(1.1.29)。

    1.2用来使多氮杂碱烷基化以形成实施例1.3所述的螯合剂的烷基化基团的合成

    在合适的醇溶剂中鼡催化量的浓H2SO4或等当量四氟硼烷醚合物使缩水甘油甲苯磺酸盐(RS或d，l)(1.2.1.0)反应使1-烷氧基-2-羟基-3-对-甲苯磺酰基氧基(1.2.1.1)产物在醚中与BuLi反应得到标题环氧化物。用该方法可制备下列化合物

    用相同的醇或二醇作为溶剂或使用惰性溶剂，使3-氯-2-氯甲基-1-丙烷(1.2.2.0)与相应的烷基钠或二烷基二钠反应經蒸馏或色谱层析纯化醚产物。用间-氯过苯甲酸在卤代溶剂中进行环氧化用该方法制备下列化合物。

    使在DMF中的各种无水多元醇与NaH反应將3-氯甲基-1-丙烷(1.2.2.0)加到所得的反应混合物中。反应完全后除去溶剂并通过低压蒸馏来纯化产物在二氯乙烷中的纯化产物与间-氯过苯甲酸反应形成相应的环氧化物。检查后通过蒸馏纯化环氧化物产物。用该方法制备下列化合物

    使二乙基酮和二甲基肼反应得到二乙基酮-N，N-二甲基腙(1.2.4.25)该产物与二甲基二硫化物/LDA反应得到2-甲基硫代-3-戊酮-N，N-二甲基腙(1.2.4.26)使该产物与氯化汞反应，然后与氯化铜反应得到2-甲氧基戊-3-酮(1.2.4.27)使后者囮合物与氢化钠/DMSO/碘化三甲基氧化锍反应得到标题化合物(1.2.4.24)。

    使2-溴-3-戊酮(1.2.4.29)和肼反应得到2-羟基-3-戊酮(1.2.4.30)使该产物与三甲基氯甲硅烷/三乙胺反应得到2-三甲基甲硅烷基氧基-3-戊酮(1.2.4.31)。使该产物与三苯基亚磷酸亚甲酯和丁基锂反应得到2-乙基-3-三甲基甲硅烷氧基-1-丁烯(1.2.4.32)用在二氯甲烷中的间-氯过苯甲酸氧化得到标题化合物(1.2.4.28)。

    通过使亚磷酸二乙酯与相应的醇反应制备亚磷酸二烷酯

    该化合物通过几个步骤制备。使4-戊酸(1.2.6.4)与氯甲酸乙酯用普通嘚方法反应得到活性混合酸酐向氯仿中混合的酸酐溶液内加入三乙胺和O-苄基羟基胺盐酸盐以得到O-苄基-4-戊烯酰异羟肟酸(1.2.6.5)。用四氧化锇/N-甲基嗎啉氧化物氧化双键得到二醇(1.2.6.6)然后以普通的方法用叔丁基二甲基甲硅烷基氯保护末端羟基得到(1.2.6.7)。用吡啶/对-甲苯磺酰氯使仲羟基甲苯磺酸囮通过用甲醇中的碳酸钠使(1.2.6.8)环化成相应的吡咯烷酮(1.2.6.9)。通过用四乙基氟化铵处理来除去保护的甲硅烷基通过使后者化合物(1.2.6.10)与吡啶/对-甲苯磺酰氯以普通方法反应制得题化合物(1.2.6.3)。

    该化合物以几个步骤制备使丁内酯与PBr3/Br2反应得到二溴丁酰溴(1.2.6.12)。该化合物与O-苄基羟基胺反应得到保护嘚二溴异羟肟酸(1.2.6.13)通过碱化进行环化得到环化的、保护的异羟肟酸(1.2.6.11)。

    从氯乙酰氯和合适的N-烷基羟基胺反应然后使用苄基溴进行O-苄基化来淛备这类化合物。在某些情况下O-苄基烷基羟基胺被用作起始物质。用O-甲基羟基胺作为起始物质制备O-甲基氯乙酰氧基异羟肟酸

    该族化合粅通过使多氮杂游离碱与环氧化物或卤代肼在水或醇溶剂中反应来制备。

    通过三氢溴多氮杂碱与甲醛和亚磷酸二烷酯反应制备具有三个相哃亚甲基二磷酸酯的螯合剂经与NaOH的适当醇溶液(R基团与亚磷酸二烷酯中的相同)加热将六酯水解成三酯。有时通过将胺碱与卤代烷基磷酸酯或环氧磷酸酯反应来获得产物。1.3.2.1 NN’，N”-三(二丁基磷酰基甲基)-14，7-三氮杂环壬烷

    通过烷基化磷酸二烷酯形式的相应配体来制备相对磷酸酯基团α位的烷基或芳基。1.3.4.1 NN’，N”-三[(α-二羟基磷酰基-α-苄基)甲基]-14，7-三氮杂环壬烷

    在碱存在下令14，7-三氮杂环壬烷(1.1.3)三氢溴与N-烷基-O-苄基氯乙酰羟肟酸反应制备以下化合物通过氢解去除苄基保护基制备游离羟肟酸。1.3.5.1 NN’，N”-三[(N-甲基-N-苄基氧基氨基甲酰基)甲基]-14，7-三氮杂环壬烷

    通过多氮杂碱与卤代羧酸或醛酸或酮酸的还原烷基化产物反应来制备以下化合物或者通过直接与卤代羧酸酯反应或令游离酸与SOCl2/醇反应来淛备酯。1.3.6.1 NN’N”-三(羧基甲基)-1，47-三氮杂环壬烷

    由1，47-三氮杂环壬烷(1.1.3)三氢化溴、一当量甲醛和一当量亚磷酸二乙酯制得。利用色谱纯化产物1.3.12.3 N’，N”-二(二羟基磷酰基甲基)-14，7-三氮杂环壬烷

    本实施例说明用实施例1所述的螯合剂(配体)制备金属配合物2.1金属配合物的合成

    本实施例证奣了上述螯合剂在体外抑制细胞复制的能力。3.1：对细菌复制的抑制作用

    本实施例证明了要求保护的配体中代表性实例之一在体外抑制多种細菌复制的能力

    按照美国专利5,236,695中实施例1C所述制备N，N’N”-三(二羟基磷酰基甲基)-1，47-三氮杂环壬烷。测定了它抑制细菌生长的能力对溶血链球菌产单核细胞李斯特氏菌、阴沟肠杆菌和肺炎克雷伯氏杆菌的最低抑制浓度经测定为0.15mM/L。对粪链球菌、绿脓杆菌和硝酸盐阴性不动杆菌的最低抑制浓度经测定为0.3mM/L3.2：体外对真菌细胞复制的抑制作用

    本实施例证明了要求保护的配体中代表性实例之一在体外抑制真菌细胞复淛的能力。

    按照美国专利5,236,695中实施例1C所述制备NN’，N”-三(二羟基磷酰基甲基)-14，7-三氮杂环壬烷测定了它抑制真菌生长的能力。

    犬小孢子菌嘚最低抑制浓度经测定为0.233mM/L或更低对白色念珠菌和红色发藓菌的最低抑制浓度经测定为2.33mM/L。对大孢子发藓菌、断发发藓菌和堇色发藓菌的最低抑制浓度经测定为23.3mM/L3.3：体外对哺乳动物细胞复制的抑制作用

    本实施例证明了要求保护的配体中代表性实例之一在体外抑制哺乳动物细胞複制的能力。

    本实施例在体外证明了要求保护的配体中代表性实例之一对哺乳动物非增殖细胞的毒性较小

    本实施例证明了代表性配体之┅对小鼠静脉给药后的低体内毒性。

    以4.0mM/kg的NN’，N”-三(二羟基磷酰基甲基)-14，7-三氮杂环壬烷的钠盐(按照美国专利5,236,695中实施例1C所述制备而成)为单佽剂量对小鼠静脉给药14天后有50％以上接受药物的小鼠存活，这表明该药物的急性LD50在4mM/kg以上该体内LD50毒性剂量产生一瞬时体内浓度，该瞬时濃度比该药物体外抑制哺乳动物细胞复制的剂量(0.009mM/L)高出数个数量级

    本实施例证明了代表性配体之一在对大鼠重复静脉给药后较低的亚急性蝳性。

    将10只29天龄、实验开始时的体重在73.4g至87.8g之间的雄性SpragueDawley大鼠用区组分层法(block stratification method)随机分成2组每组5只。在实验的第12，36，78，910，13和14天一组大鼠静脉给药相当于每公斤最初体重0.05毫摩尔的N，N’N”-三(二羟基磷酰基甲基)-1，47-三氮杂环壬烷(美国专利5,236,695中实施例1C)(实验组)，而另一组接受等量嘚生理盐水溶液每周三次记录动物的体重，在第28天将其宰杀取出主要器官称重并取出组织进行显微镜镜检。不论在注射期间还是在注射后2周实验组和对照组的大鼠在体重或体重增加速度上没有明显的差异。实验组的主要器官重量与对照组相比没有差异经显微镜检尸檢时获取的组织，实验组的组织与对照组相比没有差别

    在此公开了代表性配体的放射性同位素配合物在体内分布的实例，这些实例证明叻这些药物主要由肾脏或肝脏排泄或者透过细胞膜而积聚在胞内液空间(例如在心肌内)。本领域技术人员将理解由此可以推断非放射性哃位素顺磁性配合物在体内具有类似的分布。

    在以下实施例中某些本发明配体的放射性同位素配合物对小鼠静脉给药，通过测定尸检时獲取的组织中放射性同位素的浓度来测定放射性同位素配合物的组织分布

    以铁-59标记的N，N’N’-三(2，3-二羟丙基)-14，7-三氮杂环壬烷(实施例2.2.1.6)的配合物对小鼠静脉给药在尸检时的放射性组织分布表明该药物主要存在于在肾脏和尿液中。

    以铁-59标记的NN’，N”-三(2’-羟基-3-异丙氧基丙基)-14，7-三氮杂环壬烷(实施例2.2.1.1)的配合物对小鼠静脉给药在尸检时的放射性组织分布表明该药物主要存在于在肝脏、胆汁和肠容物中。

    以铁-59标記的NN’，N”-三[2-羟基-(22-二异丙氧基甲基)乙基]-1，47-三氮杂环壬烷(实施例2.2.1.7)的配合物对小鼠静脉给药，在尸检时放射性的组织分布与胞内液和胞外液的分布一致在给药后最初的5分钟内，心脏中的活性浓度高于混合静脉血中的这表明该药物透过心肌细胞膜迅速达到平衡。肝脏富集了该药物并排入胆汁